[發(fā)明專利]一種基于混聯(lián)式移動機器人的協(xié)同搬運平臺及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711411317.4
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108000483A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉玉飛;訾斌;許德章;于華;張席;錢森;汪步云;吳靖文
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 合肥市科融知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34126
• 代理人: 胡治中

本發(fā)明屬于移動機器人領(lǐng)域，具體公開了一種基于混聯(lián)式移動機器人的協(xié)同搬運平臺及控制方法，具體包括兩臺以上的移動夾持單元、主控機、監(jiān)控系統(tǒng)、動態(tài)測試分析系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)，移動夾持單元由移動平臺、并聯(lián)承載裝置和機械手組成，監(jiān)控系統(tǒng)包括姿態(tài)傳感器、載荷傳感器、振動傳感器、視覺傳感器和穩(wěn)定性控制器，能夠?qū)崟r檢測移動平臺的姿態(tài)信息、載荷信息振動信息、環(huán)境信息和穩(wěn)定性，動態(tài)測試分析系統(tǒng)包括動態(tài)性能數(shù)據(jù)庫、運算分析模塊和信號處理模塊。本發(fā)明綜合了并聯(lián)機構(gòu)和串聯(lián)機構(gòu)的雙重優(yōu)點，有效提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的剛度、工作空間、穩(wěn)定性和作業(yè)靈活性，能夠?qū)ο到y(tǒng)的穩(wěn)定性進行實時監(jiān)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混聯(lián)機構(gòu)的移動機器人協(xié)同搬運系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

機器人被廣泛應用到生產(chǎn)加工、服務(wù)運輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域，具有工作效率高、重復精度好、功能強大等優(yōu)點。然而，固定在操作臺上的機器人，由于其工作空間十分有限，極大地制約了機械手功能的拓展。移動機器人是一種具有高度自規(guī)劃、自組織、自適應能力，適合在復雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作，集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、運動控制與執(zhí)行等多種功能為一體，相對固定式機器人和機械手，其應用范圍和功能都大為拓展和提高，在貨物搬運領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。而單純的移動平臺式的移動機器人其作業(yè)靈活性和可操作度受到極大限制。文章《帶有機械臂的全方位移動機器人的研制》采用全方位移動機構(gòu)設(shè)計了一種全方位移動機械臂，但是其剛度和穩(wěn)定性較低。專利CN201510206946.8公開了一種重載搬運裝配移動機器人，采用移動平臺和Stewart 并聯(lián)平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)的搬運、裝配作業(yè)，但是其系統(tǒng)的工作空間和作業(yè)靈活性明顯受到限制。移動機械手是將機械手安裝在移動機器人上，集成移動平臺和機械手兩個子系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)使其擁有幾乎無限大的工作空間和高度的運動冗余性，同時具有移動和操作功能，使其能夠在更短的時間內(nèi)，以更優(yōu)的位姿完成更大范圍內(nèi)的任務(wù)，優(yōu)于傳統(tǒng)的機械手和移動機器人。可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中移動機械手的移動平臺多是作為運動載體，其上搭載的機械手臂通常采用串聯(lián)關(guān)節(jié)臂，這存在以下問題：單純的基于串聯(lián)機構(gòu)的移動機械手，整體系統(tǒng)的剛度和穩(wěn)定性較低，難以完成高強度的搬運作業(yè)，尤其是在負載變化或執(zhí)行大負載抓取以及重載搬運作業(yè)時極易導致失穩(wěn)，而此時僅僅具有運動載體功能的移動平臺難以進行有效的反饋調(diào)節(jié)進行匹配，因而容易造成整車傾覆事故，影響移動機械手的高效穩(wěn)定作業(yè)，增加了作業(yè)失敗的可能性；而單純的并聯(lián)機構(gòu)其系統(tǒng)的工作空間和作業(yè)靈活性明顯受到限制。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)制造領(lǐng)域大型重載零部件的加工裝配作業(yè)越來越多，單移動機械手明顯難以完成高效穩(wěn)定的搬運作業(yè)，因此應針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足以及大型重載零部件搬運作業(yè)的需求，發(fā)明一種移動機器人協(xié)同搬運系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于混聯(lián)式移動機器人的協(xié)同搬運平臺及控制方法，具體如下：

一種基于混聯(lián)式移動機器人的協(xié)同搬運平臺，包括兩臺以上的移動夾持單元。每個移動夾持單元均由移動平臺1、并聯(lián)承載裝置3和機械手2構(gòu)成。其中，并聯(lián)承載裝置3安裝在移動平臺1之上。在聯(lián)承載裝置3頂部設(shè)有一個以上的機械手2。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于混聯(lián)式移動機器人的協(xié)同搬運平臺，其特征在于，在移動平臺1和/或并聯(lián)承載裝置3上安裝有監(jiān)測系統(tǒng)4。

進一步說，監(jiān)測系統(tǒng)4包括姿態(tài)傳感器41、載荷傳感器42、振動傳感器43和視覺傳感器44。

進一步說，監(jiān)測系統(tǒng)4還包括穩(wěn)定性控制器45。

優(yōu)選的方案是，有2個以上的移動夾持單元。并設(shè)有主控機7、動態(tài)測試分析系統(tǒng)6、運動控制系統(tǒng)5和無線信號接收機8。其中，姿態(tài)傳感器41、載荷傳感器42、振動傳感器43和視覺傳感器44均安裝在移動平臺1上。

動態(tài)測試分析系統(tǒng)6為一臺工控機或單片機。在動態(tài)測試分析系統(tǒng)6內(nèi)設(shè)有包括動態(tài)性能數(shù)據(jù)庫61、運算分析模塊62和信號處理模塊63。

機械手2的末端設(shè)置有重物抓取裝置23。